横向型与垂直型MOSFET简介

横向型MOSFET，又称之为横向导电型的MOSFET，结构如下图所示。这里横向的意思是指电流的流动方向与晶圆衬底之间的方向。在横向型MOSFET的晶胞结构中，电流的流动方向是与晶圆衬底的横截面方向保持平行的，因此称之为横向型MOSFET。下图中的红线方向就是示意的在横向型MOSFET中电流的流动方向。

Source，源极，绿色的区域。Drain，漏极，黄色的区域。Gate，栅极蓝色的区域。三个都是在芯片的上表面，金属的电极片，用于导电和加压。

在三个极下面的很大的区域是衬底，这里的结构中的是P型衬底。

灰色区域是反型层和导电沟道的区域。当我们给栅极和源极施加一个正向电压的时候，栅极于下面与衬底区域的接触面，由原来的耗尽层逐渐发生变化，排斥空穴，吸引电子，参杂的电子聚集在该区域，形成了多子导电区域，也就是反型层，能够导通电流。如下图所示，加压前与加压后的变化。

加压前

加压后

当我们在漏极加一个电压源和负载的时候，就会有电流从漏极，穿过N+区域，然后再经过反型层的沟道，再经过源极形成回路。整个MOSFET就处于导通状态。如下图所示。

垂直型MOSFET，又称为垂直导电型MOSFET，其结构如下图所示。对比横向型的定义和结构可以看到，垂直型的意思是指电流的流动方向与晶圆衬底横截面方向相互垂直。对应图中的电流（红线）是从底面的漏极垂直向上，依次经过了漏极、衬底、N Drift、导电沟道、N+区域到达源极。

Source：源极，上表面第一层绿色区域。Gate，栅极，蓝色的区域。Drain，漏极，最下层灰色区域，晶圆衬底背面。

沟道区域，是和源极和栅极相关，两者通过 P base区域连接在一起。通过在源极和栅极之间施加电压，就能够形成沟道区域，沟道区域在栅极下方一个比较窄的区域，如下图所示。图中的黄色区域就是加压后形成的反型层，导通电流。

在漏极和源极之间施加电压的时候，整个电场会施加落在N Drift区域（N型的漂移区）。可以通过调整N Drift区域的掺杂浓度和厚度来实现。掺杂浓度提高，厚度就可以做薄一点，就可以承受较高的电压；掺杂浓度降低，就需要把漂移区域的厚度做厚一点才能承受较高电压。（所以为什么会听到有的硅片材料用的是轻掺还是重掺的说法）。如果用SiC材料来做漂移区就会有更好的优势，SiC的临界击穿电场的强度Ec，是硅的10倍左右。简单做个比较，同样的电压等级，用SiC材料来做可能只需要硅材料的1/10厚就能够实现，器件晶胞尺寸大大减小。同时，因为厚度非常薄，电阻量就可以做到非常低（电流流过的路径降低，电阻降低）。所以SiC的MOSFET在电压上面比硅材料有天然的优势。

另外整个垂直结构中N Drift区域中可以全是导通电流，电流的密度非常高，可以不用做的太小，充分利用到面积的优势，提高电流、电压等级，如下图所示。